УДК: 544.23.022

Формирование оптических фазовых структур в объёме фосфатных стёкол за счёт термической диффузии, вызванной воздействием фемтосекундного лазерного излучения

Маньшина А.А., Поволоцкий А.В., Соколов И.А., Курушкин М.В.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Маньшина А.А., Поволоцкий А.В., Соколов И.А., Курушкин М.В. Формирование оптических фазовых структур в объёме фосфатных стёкол за счёт термической диффузии, вызванной воздействием фемтосекундного лазерного излучения // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 2. С. 72–81.

Manshina A.A., Povolotskiy A.V., Sokolov I.A., Kurushkin M.V. The formation of optical phase structures in the volume of phosphate glasses by means of thermal diffusion caused by the action of femtosecond laser radiation [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2015. V. 82. № 2. P. 72–81.

Ссылка на англоязычную версию:

A. A. Man’shina, A. V. Povolotskiĭ, I. A. Sokolov, and M. V. Kurushkin, "The formation of optical phase structures in the volume of phosphate glasses by means of thermal diffusion caused by the action of femtosecond laser radiation," Journal of Optical Technology. 82(2), 120-126 (2015). https://doi.org/10.1364/JOT.82.000120

Аннотация:

Исследованы физико-химические свойства (плотность, микротвёрдость, термические эффекты, электрическая проводимость, рассчитаны объёмы флуктуационных микропустот, проведены спектральные исследования) фосфатных и ниобийфосфатных стёкол, содержащих оксиды лития, натрия и калия. Показано, что при эквивалентном замещении одного щелочного оксида другим происходит нелинейное изменение электрических параметров, в то время как все остальные параметры изменяются линейно. Сканирование фемтосекундным лазером в объёме литиевого (натриевого) ниобийфосфатного стекла приводит к получению высококонтрастных оптических элементов за счёт диффузии ионов лития (натрия) от центра фокуса к краям и встречному перемещению ниобия от краёв к центру.

Ключевые слова:

ниобийсодержащие фосфатные стёкла, физико-химические свойства, термическая диффузия лития, сканирование фемтосекундным лазером, высококонтрастные оптические элементы

Благодарность:

Работа проведена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках Cоглашения № 14.576.21.0003.

Коды OCIS: 160.2750, 130.27550

Список источников:

1. Tong L., Gattas R.R., Maxwell I., Ashcom J.B., Mazur E. Optical loss measurements in femtosecond laser written waveguides in glass // Opt. Commun. 2006. V. 259. P. 626−630.
2. Cheng Ya, Sugioka K., Midorikawa K. Microfabrication of 3D hollow structures embedded in glass by femtosecond laser for lab-on-a-chip applications // Appl. Surf. Sci. 2005. V. 248. P. 172−176.
3. Hosono H., Kawamura K., Matsuishi S., Hirano M. Holographic writing of micro-gratings and nanostructures on amorphous SiO2 by near infrared femtosecond pulses // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. B. 2002. V. 191. P. 89−97.
4. Сандитов Д.С. Оценка объема флуктуационных микропустот в силикатных стеклах // Физ. и хим. стекла. 1977. Т. 3. № 6. С. 580−584.
5. Corbridge D.E.C. The structural chemistry of phosphorus compounds // Topics in phosphorus chemistry. 1966. V. 3. P. 57−394.
6. Лазарев А.Н., Миргородский А.П., Игнатьев И.С. Колебательные спектры сложных окислов. Силикаты и их аналоги. Л.: 1975. 295 с.
7. de Almeida E.F., de Paiva J.A.C., Sombra A.S.B. Infrared and complex dielectric function studies of LiNbO3 in niobate glass-ceramics // Mat. Sci. 2000. № 35. P. 1555−1559.
8. de Andrade J.S., Pinheiro A.G., Vascocelos I.F., Sasaki J.M., de Paiva J.A.C., Valente M.A., Sombra A.S.B. Raman and infrared spectra of KNbO3 in niobate ceramics // Phys. Condens. Mat. 1999. № 11. P. 4451−4460.
9. de Araujo E.B., de Paiva J.A C., de Araujo M.A.B., Sombra A.S.B. Structure and optical properties of lithium niobium-phosphate glasses // Phys. Stat. Sol. 1996. № 197. P. 231−240.
10. Valente M.A., Bih L., Bih H., Graça M.P.F. Crystallization and physical properties of alkali phosphomolybdate glasses containing niobium oxide // Phys. Stat. Sol. C. 2011. V. 8. P. 3091−3094.
11. Mazali I.O., Barbosa L.C., Alves O.L. Preparation and characterization of new niobophosphate glasses in the Li2O-Nb2O5-CaO-P2O5 system // Mat. Sci. 2004. № 39. P. 1987−1995.
12. Rakhimov R.R., Turney V.J., Jones D.E., Dobryakov S.N., Borisov Y.A. Electron paramagnetic resonance and quantum-mechanical analysis of binuclear niobium clusters in lithium-niobium phosphate glasses // Chem. Phys. 2003. V. 118. P. 6017.

13. Sunghun Lee, Hana Yoon, Ilsun Yoon, Bongsoo Kim. Single crystalline NbO2 nanowire synthesis by chemical vapor transport // Method Method. Bull. Korean Chem. Soc. 2012. V. 33. № 3. P. 839−842.
14. Ngai K.L. A review of critical experimental facts in electrical relaxation and ionic diffusion in ionically conducting glasses and melts // Non-Cryst. Sol. 1996. V. 203. P. 232−245.
15. Пронкин А.А., Мурин И.В., Соколов И.А., Устинов Ю.Н. Физико-химические свойства стекол системы Li2O-P2O5 // Физ. и хим. стекла. 1997. Т. 23. № 5. С. 547−554.
16. Пронкин А.А., Соколов И.А., Нараев В.Н., Лосева М.Н. Электрохимическое изучение ионной проводимости литиевых алюмофторфосфатных стекол // Физ. и хим. стекла. 1996. Т. 22. № 6. С. 728−738.
17. Соколов И.А., Ильин А.А., Устинов Ю.Н., Валова Н.А., Пронкин А.А. Исследование механизма миграции носителей тока в стеклах систем Li2O-P2O5 и LiF-LiPO3 // Физ. и хим. стекла. 2003. Т. 29. № 3. С. 421−427.